令和2年度研究報告Vol.19

表面改質によるFRPの高機能化

ポリアミドをマトリックス樹脂とする炭素繊維強化複合材料(CFRP)の摺動性向上を目的として表面に窒化チタン(TiN)をコーティングした。摩擦係数を測定したところ、摺動性の向上効果は得られなかった。これはTiN皮膜の硬さが不足していたため皮膜が脱落、滞留したためと考えられる。
また、CFRP表面に酸化チタン(TiO2)をコーティングし熱処理を行ったところ、光触媒効果を有する皮膜を形成することができた。

車椅子バスケットボール、車椅子、旋回性、歪み、画像分析

二酸化マンガン-リチウム金属二次電池の開発

400℃で焼成して、二酸化マンガンの構造水を完全に除去することにより、二酸化マンガン正極の充放電利用率：80 ％およびサイクル維持率：90 % / 50 回を達成した。リチウム金属用電解液を組み合わせることにより二酸化マンガン-リチウム金属一次電池の二次電池化が可能となることが示唆された。これにより、資源的に有利な物質で高温耐性の電池を実現できる可能性が示唆された。

未利用小麦ストリーム粉の活用による国産小麦パンの風味向上

小麦の製粉工程で生成する高灰分ストリーム粉（高灰分粉）を活用した国産小麦パンの風味向上技術について検討した。高灰分粉の使用により、パン生地中の遊離アミノ酸、遊離糖ともに含有量が増加した一方、焼成後は遊離アミノ酸が増加し、遊離等の含有量は減少した。また、揮発性成分分析から、高灰分粉の添加により、焼成後のパンの外皮部分でピラジン類やフラン化合物などのメイラード反応生成物が増加することが示された。高灰分粉使用パンでの遊離アミノ酸や遊離等含量の差異が加熱生成物の量と関連し、これらの増加が高灰分粉使用パンの風味向上につながるものと考えられた。

機械学習によるCFRP破壊過程におけるAE波形評価方法の開発

CFRP破壊モードの分類のため、初期に現れる樹脂割れ・界面はく離の一つであるトラ
ンスバースクラックに着目し、時間周波数解析をおこなった。時間周波数解析の特徴的な解析結果に着目し、解析方法を改良し、k-means法によるクラスタリングを実施した。
さらに試験片断面のその場観察結果からトランスバースクラック数を推定し、クラスタリング結果と比較した。

接着剤用水分拡散係数測定セルの開発

接着剤硬化物に埋没させたMEMS温湿度センサの相対湿度計測値から、接着剤の水分拡散係数が推定できるか検討した。配合したエポキシ系接着剤では、相対湿度計測値と時間の関係が概ねFickの拡散に従うものであったが、ここから求めた水分拡散係数は従来法の測定結果と比べて3～6倍大きく、また、測定値のばらつきが大きかった。この理由として、センサ近傍での気泡の発生と、接着剤未反応物によるセンサの汚染が考えられた。

積層造形物に対するめっき処理の検討

インクジェット式積層造形装置で出力された造形物は、表面がサポート材に覆われた状態で造形される。造形物表面にサポート材が残存した状態でめっきを行うと、めっき液の分解や密着性の低下が生じる。密着性の高いめっき皮膜を得るためにはサポート材の除去方法と、最適なめっき工程を探る必要がある。本研究では造形物の樹脂材料、サポート材除去方法、めっき処理方法の3つを検討することで、インクジェット式積層造形装置の造形物に対するめっき処理技術を確立した。

麺の加工工程における風味形成メカニズムの解明
麺の加工工程における揮発性成分の変化は、加水時に大きく、それがLOXによる不飽和脂肪酸の酸化によることを見出した。農林61号はLOX活性が顕著に高く、その生地とゆで麺の揮発性成分にアルデヒド類やケトン類が多かった。そのため、農林61号にみられた地粉としての独特な風味の形成は、LOXに起因するアルデヒド類やケトン類に由来するものと考えられた。

揮発性成分分析、製麺工程、国産小麦、GC/MS、リポキシゲナーゼ

MEMS温湿度センサを用いた多連式水分活性測定装置の開発

複数試料の同時測定に対応した水分活性測定装置を開発した。この装置は計測装置本体と複数の封止型測定セルからなり、測定セルの蓋部に通信コネクタとMEMS温湿度センサが搭載されている。計測装置の側面に複数の測定セルを固定して、測定セル内に封入した試料の水分活性を測定する。MEMS温湿度センサは飽和塩水溶液の水分活性が精度良く計測できたため、本装置は食品の水分活性をスクリーニング評価する用途に利用できる。

水分活性、食品、HACCP、ISO 18787、静電容量式

イムノクロマト試験紙によるパン種微生物叢のモニター技術の開発

サワー種中の乳酸菌を迅速に検出可能なイムノクロマト試験紙を開発した。3種類の市販サワー種に生育している乳酸菌の種類を調べたところ、Lactobacillus brevis、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus sanfranciscensisが検出された。各々の乳酸菌を検出する試験紙を用意し、特異性を調べたところ、L. sanfranciscensisを検出する試験紙が高い特異性を示した。小麦粉への添加試験の結果から、1×10^7 cfu/g以上のL. sanfranciscensisが生育しているときにこの試験紙で検出できることが分かった。

乳酸菌、試験紙、検出、サワー種

次世代蓄電池技術研究開発

―金属蓄電池の開発―
マグネシウム金属蓄電池の開発においては、ラミネートセルがサイクル劣化する原因の1つがアルミニウムの溶解であることを見出し、新たにステンレスラミネートセルを開発した。また、高性能蓄電池の要望に応じたリチウム金属電池の開発においては、電解液に酸化マグネシウムを添加することによりサイクル劣化が抑制されることを見出した。

マグネシウム蓄電池、ラミネートセル、リチウム金属電池、デンドライト